PROCESS GOES DIGITAL - Neuheiten, Trends und Anwendungen aus Industrie 4.0 Magazin - WEKA FACHMEDIEN

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Magazin
Neuheiten, Trends und Anwendungen aus Industrie 4.0

                                                           Ausgabe 1 | 2021

PROCESS
GOES DIGITAL                                            INTERVIEW:
                                                        APL IM ZEITPLAN
Technologien. Einfach. Nutzen.                         PI-TECHNOLOGIEN IN
                                                       5G-NETZEN
                                                       MIT PROFINET IN DIE
                                                      INDUSTRIE 4.0-WELT
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EDITORIAL                                                                                               INHALT
von Prof. Dr. Frithjof Klasen
                                                                                                      4 Leichter Gerätetausch in
                                                                                                        der Prozessindustrie

„Neue spannende Wege                                                                                  6 APL im Zeitplan – Interview mit
                                                                                                        Dr. Jörg Hähniche
in der Kommunikation“                                                                                 8 omlox – der industrieller Ortungsstandard

Das vergangene Jahr hat sicher alle PI-            PA-Profil 4.0, Ethernet-APL oder OPC UA, zu       10 PI-Technologien in 5G-Netzen
Mitglieder vor große Herausforderungen             einem Gesamtbild zusammen.
                                                                                                     11 Impressum
gestellt und diese lassen sich nur gemeinsam
meistern. Schließlich sind wir nicht nur in-       Im Zuge dieser Entwicklungen wurde auch           12 Mit IO-Link ungeplante Ausfallzeiten
nerhalb von PI gut vernetzt, sondern auch nach     die zunehmende Konvergenz zwischen Fac-              vermeiden.
außen, wie die langjährigen Kooperationen          tory und Process Automation deutlich, über
                                                                                                     13 PROFINET-Controller – leicht integriert
mit der NAMUR, AIDA, OPC Foundation oder           die u.a. in Konferenzbeiträgen zu Security,
FieldComm Group zeigen. Und so war in der          IIOT und 5G berichtet wird. Auch bei IO-Link      14 Mit PROFINET schwer auf Draht
realen Welt zwar Abstand gefragt, in der virtu-    gibt es Applikationsbeispiele außerhalb der
                                                                                                     15 Vorausschauende Wartung mit IO-Link
ellen sind wir umso enger zusammengerückt.         klassischen Fabrikautomation. Mit IO-Link
                                                   als Verbindungsglied zwischen der unters-
Die Entscheidung, dass wir die diesjährige         ten Feldebene und den IIOT-Diensten sowie
PI-Konferenz in den virtuellen Raum legen,         SPE eröffnen sich auch hier interessante
fiel bereits im Frühjahr 2020. Zu diesem           Anwendungsfelder.
Zeitpunkt sprach eigentlich sehr viel dafür,
dass die Pandemie 2021 längst vorbei sei.          Vollkommen neue Anwendungsfälle eröffnen
Aber so wie wir immer wieder auf der techno-       sich dagegen mit dem jüngsten Mitglied der
logischen Seite neue Wege in der Kom-              PI-Familie. Der Ortungsstandard omlox bietet               Unsere Partner
munikation ausloten, wollten wir bei der PI-       neue Chancen in der Produktion und Logistik,
Konferenz neue Pfade gehen. Die siebte             vom Asset-Tracking bis zum autonomen Fahr-
PI-Konferenz wird daher vom 15. bis zum            zeug. Und längst werden nicht mehr nur Bits
18. März vollständig digital stattfinden.          & Bytes übertragen, sondern die Bedeutung
                                                   von Informationen steigt. Auf der PI-Konfe-
Die Arbeit hat sich gelohnt! Die Resonanz          renz kommen daher als Themenschwerpunkt
auf unseren Vorstoß war enorm – inzwi-             die Informationsmodelle zu Wort.
schen können sich Interessierte an mehr
als 60 Vorträgen rund um die industrielle          Die aktuellen Herausforderungen werden in
Kommunikation kostenlos beteiligen. Alle           der Keynote ‚Die Chancen der Krisen: Coro-
Teilnehmer können sich an vier (statt wie          na – Der Turbo für die digitale Konfrontation‘
bisher zwei) Tagen gezielt über PI-Techno-         vom Redner Dr. Jens-Uwe Meyer noch ein-
logien und deren Einsatz in der Praxis in-         mal beleuchtet. Er greift die Veränderungen
formieren. Während diese Vorträge herstel-         durch die Digitalisierung in Gesellschaft, Un-
lerneutral gehalten sind, bieten eine kleine       ternehmen und Arbeitswelt auf.
Microfair und integrierte Workshops die
Möglichkeit, sich über Neuerungen und Lö-          In diesem Sinn lade ich Sie in unsere virtu-
sungen der Hersteller zu informieren.              ellen Räume ein, nicht nur zur PI-Konferenz,
                                                   sondern auch zur Hannover Messe, woran
Der Schwerpunkt ,Process Goes Digital‘ der         sich PI ebenfalls mit einem abwechslungsrei-
diesjährigen PI-Konferenz hat einen konkreten      chen Programm beteiligt. Wir freuen uns!
Anlass. Mit NOA (Namur Open Architecture),
der Definition von Informationsmodellen (z. B.     Ihr
PA DIM oder das PA-Profil 4.0), Integrations-
technologien wie FDI hat eigentlich nur noch
der Part der Kommunikation auf dem Weg             Prof. Dr. Frithjof Klasen, Leiter des Instituts
der Branche in die Digitalisierung gefehlt. Die-   Automation & Industrial IT (AIT) der
se Zeit ist nun mit Ethernet-APL gekommen.         Technischen Hochschule Köln und Vorstand
Nun fügen sich die vielen Bausteine, etwa das      der PROFIBUS Nutzerorganisation e. V. (PNO)

                                                                                                                         PI-Magazin 1 /2021       3
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Bild: Eisenhans /Adobe Stock
Besseres Gerätemanagement in der Prozessindustrie

GERÄTETAUSCH LEICHT GEMACHT
Warum ist die Digitalisierung in der Prozessindustrie noch nicht so weit                          tool an das DCS / Asset Management über-
vorangeschritten, wie es Anwender und Hersteller gerne hätten? Einen Ein-                         geben. Die Temperaturmessung kann nach
blick über die Herausforderungen geben die Diskussionen rund um das Ge-                           Arbeitsfreigabe eingebaut werden.
rätemanagement.
                                                                                                  USE CASE NUMMER 2:
Wie lässt sich das Gerätemanagement in           der Namur-Arbeitskreis 2.6 und der PA Mar-       KONFIGURATIONS-
der Prozessindustrie erleichtern? „Es gilt,      keting-Arbeitskreis von PI eng zusammen.         MANAGEMENT
die Komplexität zu minimieren, bzw. zu           Damit sollen eventuell identifizierte Lücken
kapseln“, so Sven Seintsch, Prüflabor der Bil-   priorisiert und in die PI-Spezifikationsarbei-   Ein PLT-Betriebsingenieur und seine Betreu-
finger Maintenance und Leiter des Namur-         ten aufgenommen werden. Seintsch stellt          ungsmannschaft (interne + externe Hand-
Arbeitskreises 2.6 ‚Digitale Prozesskom-         hierzu drei in Diskussion befindliche Beispie-   werker etc.) konfigurieren Feldgeräte vor
munikation’. Weiter spielen Standards und        le vor, wie ein gutes Gerätemanagement in        Ort oder via mobilen Geräten mit Bluetooth
Interoperabilität eine große Rolle genauso       der Praxis funktionieren kann:                   oder via Webinterface oder via Engineering/
wie die Investitionssicherheit. „Lifecycle-                                                       Maintenance-Station. Unabhängig vom ge-
Konzepte müssen den Zeitraum von 10              USE CASE NUMMER 1:                               wählten Tool sind in allen Umgebungen alle
bis 15 Jahren abdecken. Jede Technik, die        INBETRIEBNAHME                                   Konfigurationsparameter immer synchroni-
wir heute einführen, ist mit einer großen                                                         siert vorhanden.
Wahrscheinlichkeit auch noch in 15 Jahren        Ein PLT-Betriebsingenieur möchte eine
in der Anlage zu finden“, stellt Seintsch mit    zusätzliche Temperaturmessung an einer           USE CASE NUMMER 3:
Blick auf die vielen Bestandsanlagen in der      Kolonne hinzufügen. Ein freier Stutzen an        EINFACHER GERÄTETAUSCH
Prozessindustrie fest.                           der Kolonne ist vorhanden. Er wählt einen
                                                 Temperatursensor mit Messumformer und            Ein PLT-Handwerker wird nachts um 2 Uhr
ZUKÜNFTIGER UMGANG MIT                           Schutzrohr entsprechend den Prozessbe-           gerufen, um ein defektes Messgerät zu tau-
FELDGERÄTEN                                      dingungen und der Messaufgabe aus und            schen, dass für den Weiterbetrieb der Anla-
                                                 plant die Änderung z. B. mit Anlegen eines       ge essentiell ist. Ein gleichwertiges (glei-
Um die Anwenderanforderungen besser zu           PLT-Messstellenblattes im integrierten En-       ches Messverfahren, gleiche Materialien
verstehen und aufzuzeigen, wie diese sich        gineeringtool der Anlage. Nach Prüfung           und Anschlussgröße etc.), aber nicht baug-
mit den existierenden und zukünftigen PI-        und Freigabe der Änderung werden die für         leiches (anderer Hersteller, neueres Modell)
Technologien (einschließlich PA-Profil 4.0)      die Automatisierung relevanten Parameter         Gerät liegt im Lager. Er baut das Gerät ein
realisieren lassen, sollen daher zunächst Use    (mindestens die Profil-Parameter) mittels        und schließt es an. Nun gibt es zwei Varian-
Cases beschrieben werden. Hierbei arbeiten       Schnittstelle nach NE150 vom Engineering-        ten, die praktikabel wären:

4     PI-Magazin 1 /2021
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1. Das System erkennt, dass es sich um ein          FORDERUNGEN SEITENS DER                          Netzen kann der OPC UA-Zugriff über die
gleichwertiges, aber nicht baugleiches Gerät        ANWENDER                                         Steuerungen, Gateways oder auch direkt auf
handelt. Das Gerät wird im System mit den                                                            unterlagerte Geräte erfolgen. Mit OPC UA
Anmeldedaten des ursprünglichen Gerätes             Damit diese Use Cases Wirklichkeit werden,       wird sozusagen über den zweiten Kommu-
angemeldet. Anschließend werden die in der          müssen nach Meinung von Seintsch erst            nikationskanal gleichzeitig der Anschluss an
Engineering/Maintenance-Station gespei-             einige Anforderungen erfüllt werden. Dazu        überlagerte Ebenen realisiert. Mit der Field-
cherten Profil-Parameter in das Gerät geladen       gehört etwa eine eindeutige herstellerüber-      Comm Group (FCG) wurde die FDI-Lösung
und es wird mit den Grundfunktionen auto-           greifende Inbetriebnahmeprozedur, aber           entwickelt. Ethernet-APL (Advanced Physical
matisch in Betrieb genommen. Der PLT-Hand-          auch, dass Profil-Parameter für alle Geräte      Layer) ist ein weiterer Schlüssel (siehe Seite 6).
werker vor Ort benötigt für diesen Fall erst ein-   und das Systemequipment erstellt und flä-        Nicht zuletzt wurde auch das Geräteprofil für
mal keine weitere personelle Unterstützung.         chendeckend in die Profil-GSD implemen-          PA Devices in der Version 4.0 auf PROFINET
                                                    tiert sind. Diese sollten über Geräte-Profile    ausgeweitet. Hierbei ging es u.a. um Aspekte
2. Durch Verwendung des FDI Device Pa-              verfügbar sein und abwärtskompatibel             wie der einfache Gerätetausch oder das Ein-
ckage ist das Gerät sofort am Ex-Tablet vor         weiterentwickelt werden. Ganz wichtig: Sie       greifen in die Anlage während des Betriebs.
Ort sowie auch auf der Engineering/Main-            benötigen eine einheitliche organisations-
tenance-Station sichtbar und bedienbar.             übergreifende Semantik.                          Ausblick: Mit der Kombination von FDI, Profil-
Es zieht sich alle Profil-Parameter und stellt                                                       Parametern und Ethernet-APL kann eine Plug
nach Abschluss der Konfiguration mindes-            KOOPERATIONEN EBNEN                              & Produce-Ethernet-Kommunikation im Feld
tens die Profil-Werte (z. B. Basismess- und         DEN WEG                                          erreicht werden. Damit erhält der Anwender
Begleitwerte) für die Prozessführung zur                                                             volle Transparenz im gesamten Lebenszyklus
Verfügung und speichert das Gerät mit sei-          Es gibt bereits Technologien, die den Weg da-    der Anlage. Dass dies prinzipiell der richtige
nen Parameterdaten im System neu ab.                für ebnen. So kooperiert PI seit längerer Zeit   Weg sei, bestätigt auch Anwender Seintsch:
                                                    mit der OPC Foundation. Die Spezifikation        „Wichtig ist ein langfristiges Denken, um In-
In beiden Vorgehensweisen kann die Anla-            OPC UA for Devices wird bei der PROFINET-        vestitionssicherheit zu garantieren und die
ge wieder angefahren und weiter betrieben           Abbildung herangezogen. Dank des schon           Akzeptanz sicherzustellen.“
werden.                                             immer offenen TCP/IP-Kanals bei PROFINET-                                 Sabine Mühlenkamp

                                                                                                                #B_IIoT

                                                                                                                INDUSTRIAL
                                                                                                                INTERNET
                                                                                                                OF THINGS
                                                                                                                Die Zukunft der Automation
                                                                                                                ist digital und vernetzt. Als
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                                                                                                                für Schritt auf dem Weg zur
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                                                                                                                gerüstet für das IloT.

                                                                                                                www.balluff.com
                                                                                                                           PI-Magazin 1 /2021        5
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entwickelt. Dafür haben die Organisationen
                                                                                              FieldComm Group (FCG), ODVA, OPC Foun-
                                                                                              dation und PI sowie zwölf Industriepartner
                                                                                              intensiv an einer 2-Draht Ethernet-Lösung für
                                                                                              die Prozessautomatisierung gearbeitet.

                                                                                              Erste Praxistests von PROFINET mit Ethernet-
                                                                                              APL sind bereits bei den im Projekt beteiligten
                                                                                              Unternehmen sowie bei Anwendern – z. B.
                                                                                              BASF – im Gange und erfolgreich absolviert.
                                                                                              Im Juni 2021 werden die ersten APL-Geräte
                                                                                              präsentiert, so dass einer erfolgreichen Um-
                                                                                              setzung nichts mehr im Weg steht.

                                                                                              Herr Dr. Hähniche, die wichtigste Bran-
                                                                                              chenmesse Achema wird pandemie-
                                                                                              bedingt um neun Monate verschoben.
                                                                                              Bleibt es bei den Vorbereitungen für die
                                                                                              Präsentation der APL-Technologie?
APL im Zeitplan                                                                               Dr. Hähniche: Bei der Entwicklung rund um

„JETZT IST DER
                                                                                              APL haben wir uns in der Vergangenheit
                                                                                              immer an der wichtigen Zielmarke Achema
                                                                                              orientiert, um dort unsere neuen Entwicklun-

RICHTIGE ZEITPUNKT!“
                                                                                              gen zu präsentieren. Dass diese nun pande-
                                                                                              miebedingt verschoben wird, konnten wir
                                                                                              nicht ahnen, spielt aber keine ganz große
                                                                                              Rolle. Obwohl Präsenzveranstaltungen na-
Dank Ethernet-Advanced Physical Layer (APL) stößt die Ethernet-Technolo-                      türlich immer besser geeignet sind, um erste
gie – und damit die Hochgeschwindigkeitskommunikation – bis in das pro-                       APL-Produkte zu zeigen, halten wir an dem
zesstechnische Feldgerät vor. Zur Entwicklung und dem Praxiseinsatz äußert                    Zeitpunkt fest.
sich Dr. Jörg Hähniche, Mitglied im Vorstand der PNO.
                                                                                              Warum ist die Zeit für den Durchbruch
Um der Einsatz von Industrial Ethernet in      te, die den Einsatz erschwerten. Zudem ist     von Ethernet in der Prozessindustrie nun
der Prozessindustrie wurde lange gerungen.     der Aspekt des Explosionsschutzes aus tech-    einfach reif?
Leitungslängen in der Größenordnung von        nologischer Sicht ausgesprochen komplex.       Dr. Hähniche: Wir sind sehr stolz, dass nun
1.000 Metern sowie eine Prozesssensorik                                                       die Spezifikationsarbeiten abgeschlossen
bzw. –aktorik, die über die gleiche 2-Draht-   Unter dem Stichwort Ethernet-APL wurde je-     sind und wir in diesem Frühsommer Swit-
Verbindung parallel zur Kommunikation          doch eine sichere, zukunftsfähige Lösung für   ches und Feldgeräte mit Ethernet-APL vor-
(loop-power) verläuft, waren nur zwei Aspek-   die sensiblen Bereiche der Prozessindustrie    stellen können. Alle Mitstreiter halten sich

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           rafi.de/io-link
6     PI-Magazin 1 /2021
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an den vorgegebenen Fahrplan, so stellen die Chiphersteller 2021
ihre Technologie vor, die APL Conformance Specification wird eben-
falls in diesem Jahr freigegeben. Gleichzeitig starten auch die wei-
teren ergänzenden Arbeiten, deren Aufwand und Umfang häufig
unterschätzt wird.

Was sind das für Arbeiten?
Dr. Hähniche: Dazu gehören u.a. der Abschluss der Engineering
Guideline, Testcases und Zertifizierungen. Für einen sicheren und
langlebigen Industrieeinsatz sind auch diese Arbeiten notwendig.
Gerade die Use Cases sind ein wichtiger Baustein, damit die Techno-
logie praxisnah entwickelt wird. Hier wird an den letzten Stellschrau-
ben gedreht und Feinheiten aus Sicht des Anwenders eingearbeitet.

Warum sind Sie zuversichtlich, dass die Prozessindustrie mitzieht?
Dr. Hähniche: Die Prozessindustrie steht in puncto Automatisierung und
Digitalisierung vor einem Umbruch. Es wurden sehr viele Entwicklun-
gen, wenn man etwa an NOA denkt, angestoßen, in denen es darum
geht, mehr Informationen aus dem Prozess zu erhalten, effizienter oder
flexibler zu arbeiten. PROFINET ist ein etabliertes Protokoll, das sich in
anderen Branchen seit vielen Jahren bewährt. Die Bandbreite ist hoch,
die Installation einfach, die Zertifizierungsverfahren sind eingespielt

                                                                             CLEVER
und es gibt viele Erfahrungen, etwa in puncto Interoperabilität. Davon
abgesehen geschah die Entwicklung des PA-Profils 4.0 und Ethernet-
APL immer in enger Abstimmung zwischen Anwenderorganisationen,
Herstellern und Anwendern. All diese Arbeiten laufen Hand in Hand.

                                                                             TRIFFT SMART
Daher sind alle Mitspieler zuversichtlich, dass ab 2022 eine breite Aus-
wahl an PROFINET-Geräten mit Ethernet-APL zur Verfügung stehen und
auf der verschobenen Achema im März 2022 gezeigt werden.

Wie sieht der weitere Zeitplan aus?                                          Sicher, zuverlässig, effizient, flexibel,
Dr. Hähniche: Nachdem in diesem Jahr alle wichtigen Arbeiten bezüg-
                                                                             zukunftsfähig, einfach ausgefuchst –
lich Zertifizierung, Standardisierung etc. abgeschlossen werden, starten
nächstes Jahr die ersten konkreten Projekte mit Ethernet-APL. Unter an-      moderne automatisierte Prozesse sind komplex
derem wird die Testanlage der BASF mit neuen Geräten und nicht mehr          und bedingen bestens vernetzte Feldgeräte.
nur mit Prototypen ausgestattet. Wichtig ist aus meiner Erfahrung, dass
wir schnell mit der Umsetzung der Use Cases beginnen. Daraus folgen          PROFOX Stellantriebe sind smart, sie fangen
sicher noch weitere Anpassungen, die aber eher Feinheiten sind. Aber         Komplexität intern ab und entlasten den
nur so gewinnen die Anwender Vertrauen in die neue Technologie.
                                                                             Anwender.
                                                                             Die Integration der PROFOX Antriebe ins
                                                                             Leitsystem via Profibus oder Profinet sind
  PI AUF DER ACHEMA PULSE                                                    Bestandteil des Konzepts.

  Die virtuelle Live-Veranstaltung ACHEMA Pulse am 15. und 16.
  Juni 2021 will Menschen, Ideen und Technologien zusammen-
  bringen, um neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit auszulo-                 PROFOX –
  ten. Ein starker Fokus liegt dabei auf innovativen Matchmaking-
                                                                             Clevere Armaturen-Automatisierung
  Gelegenheiten. Die PNO präsentiert auf der digitalen Plattform
  ihre Technologien und Lösungen,
  ergänzt um Videos, Vorträge
  und Workshops.

                                                                                profox.auma.com         PI-Magazin 1 /2021   7
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Industrieller
Ortungsstandard omlox

ERÖFFNET NEUE UND EFFIZIENTERE
Auf die Lokalisierung von Betriebsmitteln, Ladungsträgern oder Werkzeugen in                         Neben dem Asset-Tracking gibt es zudem
der Produktion wurde in der Vergangenheit nicht allzu viel Wert gelegt. Existie-                     eine Vielzahl von Anwendungen, in denen die
rende Lösungen waren entweder zu ungenau, zu teuer oder nicht zuverlässig.                           genaue Ortung in Innenräumen die Prozesse
Mit dem industriellen Ortungsstandard omlox brechen nun neue Zeiten an.                              verbessert. Dazu gehören Anti-Kollisions-Stra-
                                                                                                     tegien, Sicherheitsanwendungen, Zugangs-
Vergleicht man den Consumerbereich mit            dere Anwendungen übertragbar. Nicht sel-           kontrollen in Lagern und Fertigung, Navigati-
der Industrie-/Logistikbranche in Bezug auf       ten kommt es sogar vor, dass ein Tag in            on und andere automatisierte Aktionen.
die Ortungsdaten, fällt vor allem die Ge-         Halle 1 funktioniert und in Halle 2 nicht
schwindigkeit ins Auge. Die Consumerbran-         mehr. Die Folge: Der Markt ist fragmentiert        omlox wurde von mehr als 60 Unternehmen
che treibt mit Höchstgeschwindigkeit alle         und Insellösungen sind Alltag.                     ins Leben gerufen. Da es sich um einen of-
Teilnehmer vor sich her. Gleichzeitig weiß                                                           fenen Standard handelt, kann jedes Unter-
man in dieser Branche eigentlich nie so ge-       ORTUNG IN INNENRÄUMEN                              nehmen omlox-kompatible Produkte entwi-
nau, wer alles Zugriff auf die Daten hat. Ganz                                                       ckeln. Im Unterschied zur Consumerbranche
anders stellt sich die Situation im Industrie-/   In den vergangenen Jahren gab es durchaus          hat mit omlox der jeweilige Werkleiter die
Logistikbereich dar. Dort besitzt man eine        einen enormen Aufwind in puncto Digitalisie-       Hoheit über die Daten. Mittlerweile ist der
höhere Wachsamkeit und der Datenschutz            rung durch Industrie 4.0-Anwendungen. Viele        Ortungsstandard Version 1.0 verfügbar, erste
nimmt einen großen Stellenwert ein.               Ideen daraus lassen sich aber nur verwirkli-       omlox-fähige Software- und Hardwarelösun-
                                                  chen, wenn bezahlbare Lösungen entstehen.          gen der beteiligten Unternehmen wurden
Zwar findet der mobile Datenaustausch             Ladungsträger, Werkzeugträger etc. sind nun        bereits vorgestellt.
durchaus in der Industrie statt, etwa wenn        mal pro Stück oft kein besonders wertvolles
Wifi, Bluetooth oder AGVs (Autonomous             Assets, aber in der Summe eben schon. So           Seit dem vergangenen Jahr hosted PROFI-
Guides Vehicles) im Einsatz sind. Allerdings      gibt es Schätzungen, dass das Potential für        BUS & PROFINET International (PI) diese
gibt es in dieser Branche bislang keinen          den Datenaustausch allein im Fertigungsbe-         Technologie, damit sie schnell den Weg in
einheitlichen Standard. Zudem haben diese         reich 100 Milliarden US-Dollar beträgt.            die Praxis findet. Vorteile ergeben sich zum
Technologien häufig mit Ungenauigkeiten                                                              Beispiel aus der Nutzung von etablierten
bei der Ortung, einem hohen Energiever-           Der neue offene mobile Ortungsstandard             weltweit vernetzten Strukturen sowie aus
brauch oder mangelnder Interoperabilität          omlox stößt genau in diese Lücke, womit            einem bewährten Regelwerk für die Arbeit
zu kämpfen. Die derzeit existierenden Lö-         nicht nur die Logistik erleichtert, sondern auch   in Gremien, die Handhabung von Patenten
sungen sind zudem teuer und kaum auf an-          die Sicherheit im Unternehmen erhöht wird.         und Copy Rights sowie die Nutzung der be-

8     PI-Magazin 1 /2021
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Jedes mobile omlox-Gerät kann von jedem            Unternehmen, wird er zur richtigen Maschi-
                                                                              Hersteller in der omlox-Infrastruktur geortet      ne geleitet, die er reparieren soll – omlox
                                                                              werden. In der Praxis wird der omlox-Tag           weist ihm den richtigen Weg.
                                                                              nur noch am Träger angebracht oder direkt                                       Eberhard Wahl,
                                                                              integriert und ein Cloud Location Service             Trumpf Werkzeugmaschinen und Leiter
                                                                              hält den Supply-Chain-Manager über den              des Arbeitskreises omlox Use Cases bei PI
                                                                              Status seiner Lieferungen draußen und drin-
                                                                              nen auf dem Laufenden – in Echtzeit. Im
                                                                              ersten Schritt wird sich omlox auf das Asset        Digital Edition in
                                                                              Management und deren Optimierung kon-               Hannover
                                                                              zentrieren, wenig später soll die Einbindung        Vom 12. bis zum 16. April findet die ers-
                                                                              von autonomen Objekten folgen. Noch Zu-             te rein digitale Hannover Messe jeweils
                                                                              kunftsmusik, aber in der Entwicklung bereits        von 6 bis 20 Uhr statt. Dort wird die PNO
                                                                              ausprobiert, ist die Einbindung von omlox in        virtuell mit einem Gemeinschaftsstand
                                                                              AR-Brillen. Kaum betritt z. B. ein Dienstleister    vertreten sein.
                                                                              aus der Instandhaltung ein für ihn fremdes
                                             Bild: Ivan Traimak/Adobe Stock

WEGE
 stehenden Kontakte der regionalen PI Asso-
 ciations, Competence Center und Training
 Center zu den Industrieunternehmen der
 Regionen. Dabei ist die Technologie omlox –
 wie auch IO-Link – technologisch von PROFI-
 BUS und PROFINET unabhängig. In jedem
 Fall kann sich der Anwender darauf verlassen,
 dass Produkte mit omlox-Label u. a. einen In-
 teroperabilitätstest absolviert haben, ähnlich
 wie dies mit anderen PI-Produkten geschieht.
                                                                                                                                          ASi-5
                                                                                                                                          AUTOMATISIERUNG
 WIE FUNKTIONIERT OMLOX?                                                                                                                  NEU GEDACHT.

                                                                                                                                          IHR WEG IN
                                                                                                                                          DIE DIGITALE
 Die omlox core zone garantiert Interope-
 rabilität im Ultra Wideband (UWB)-Bereich.
 Dabei handelt es sich um einen Funkstan-
 dard für den Nahbereich, der für die Indoor-
                                                                                                                                          ZUKUNFT.
 Lokalisierung in Fabriken eingesetzt wird.
 Das Ultrabreitband ist besonders robust und
 funktioniert auch über Hindernisse hinweg –
 trotz metallischer Reflektionen. Ein weiteres
 zentrales Element ist der omlox-Hub – diese
 Software verbindet weitere Lokalisierungs-
 technologien, z. B. zwischen Technologien im
 Innern des Gebäudes (also UWB-Lösungen
 aber auch RFID, 5G, Bluetooth) mit Lösungen
 im Freien (z. B. GPS). Der omlox-Hub integriert
 alle ortsbezogenen Daten und bringt sie auf
 ein einheitliches Koordinatensystem.
                                                                                                                                                    www.bihl-wiedemann.de
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PROCESS GOES DIGITAL - Neuheiten, Trends und Anwendungen aus Industrie 4.0 Magazin - WEKA FACHMEDIEN
PI-Technologien in 5G-Netzen

 SICHERE STEUERUNG
 AUTONOMER FAHRZEUGE
 Funktechnologien sind für PI-Technologien nicht neu. Wie sieht es aber bei si-
 cherheitsrelevanten Steuerungen und Überwachung von FTS in 5G-Campus-
 netzwerken aus? Dieser Frage gingen namhafte Unternehmen aus Industrie und
 Forschung in einem durch das BMBF geförderten Gemeinschaftsprojekt nach.

 Der „5G-Industry Campus Europe“ in Aa-                Von Branchenexperten wurden Parame-                      darunter liegenden Kommunikationstechnik
 chen ist Europas größtes 5G-Forschungs-               ter wie Reaktionszeit, Verfügbarkeit sowie               als Black Channel für ein industrielles Ether-
 netz und umfasst insgesamt vier Werks-                funktionale Sicherheit als typische Voraus-              net-Netzwerk (hier PROFINET) realisiert. Das
 hallen und einen Quadratkilometer offene              setzung für den Einsatz von 5G in der Ferti-             zugehörige Sicherheitsprotokoll hat keine
 Fläche. Die Werkshallen des Werkzeugma-               gungsautomatisierung und dort speziell zur               Auswirkungen auf das Standard-Busproto-
 schinenlabors WZL und des Forschungsin-               Steuerung autonomer Fahrzeuge definiert.                 koll. Ein solcher Black Channel kann transpa-
 stituts für Rationalisierung FIR an der RWTH                                                                   rente Netzwerkkomponenten wie Switches,
 Aachen sowie des Fraunhofer-Instituts für             Das bedeutet:                                            Router, Links oder auch drahtlose Übertra-
 Produktionstechnologie IPT sind mit ihrer                Kommunikation der industriellen Proto-                gungskanäle umfassen. Solche Sicherheits-
 maschinellen Ausstattung und ihren Pro-                  kolle auf Layer 2 (ISO/OSI-Modell)                    protokolle reduzieren die Restfehlerwahr-
 zessen mit industriellen Produktionsumge-                Sehr kurze Zykluszeiten und hoch-präzise              scheinlichkeit einer Datenübertragung auf
 bungen vergleichbar.                                     Synchronisierung                                      das von den einschlägigen Normen wie der
                                                          Stabilität gegenüber anderen Funk-                    IEC 61508 geforderte Niveau oder besser.
 USE CASES FÜR                                            frequenzen im direkten Umfeld
 SICHERHEITSPROTOKOLLE                                    Transport vieler kleiner Ethernet-Frames              SICHERES ZUSAMMENSPIEL
                                                          Übertragung von Sicherheitsprotokollen
 In einem Projekt wurden dort fertigungsty-               gemäß IEC 61784-3                                     Für eine bestmögliche Sicherheitskommu-
 pische Use Cases bezüglich funktionaler                  Beachtung der IEC 61508 als Grundnorm                 nikation im Zusammenspiel mit PROFINET
 Sicherheit beim Einsatz von 5G untersucht.               für funktionale Sicherheit                            muss ein 5G-System vor allem zwei Anfor-
 So wollte man klären, welche Vorteile 5G                                                                       derungen erfüllen:
 gegegenüber den bisherigen Wireless-Tech-             Die bekannten Sicherheitsprotokolle (hier
 nologien wie WLAN oder Bluetooth für die              PROFIsafe) basieren auf dem Standard-In-                    Die PROFINET-Aktualisierungszeit beträgt
 Fertigungsindustrie hat.                              dustrieprotokoll und werden angesichts der                  1 ms, womit jede Millisekunde ein PROFI-

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         CODESYS-PROFINET-Steuerungen, als HMI mit PROFINET Controller, als IP67-SPS mit PROFINET Controller
         und Device oder als modulare I/O-Systeme in IP20 und IP67 mit PROFINET Device                                       www.turck.de/pn
 10    PI-Magazin 1 /2021
DATENAUSTAUSCHZEIT ALS                              besonders attraktive Lösung angesehen, weil
                                                                  WICHTIGE GRÖSSE                                     sich die damit mögliche höhere Geschwindig-
                                                                                                                      keit z. B. der FTS (Fahrerlose Transport Systeme)
                                                                  Es wurden zwei Konfigurationen unter-               direkt und sehr positiv auf die Fertigungsab-
                                                                  sucht, die sich im Aufbau unterscheiden: In         läufe und deren Effizienz auswirken kann. Mit
                                                                  beiden Fällen war das Feldgerät (IO-Modul)          5G können mehr Informationen zwischen den
                                                                  über 5G an die Basisstation des Campus-             am FTS und in der Fertigungsinfrastruktur po-

                                         Bild: istock.com/vchal
                                                                  Netzwerks angeschlossen, während die                sitionierten Sensoren und der jeweiligen Steu-
                                                                  Steuerung entweder ebenfalls über 5G,               erung in Echtzeit gesammelt und mit determi-
                                                                  oder jedoch über Kabel, mit der Basisstati-         nistischer Latenzzeit übertragen werden.
                                                                  on verbunden war.                                       Thomas Schildknecht, Schildknecht AG

   NET-Paket generiert und an das IO-Modul                        Für einen Vergleich der beiden Konfigura-
   übertragen wird.                                               tionen, und damit zwischen 5G und WLAN,              IMPRESSUM
                                                                  wurden die maximalen Datenaustausch-
   Es muss ein Standard-TDD-Muster (Time                          zeiten für einen beispielhaften Satz von             Das PI-Magazin ist eine Publi­ka­tion der PROFIBUS
                                                                                                                       Nutzerorganisation e.V. Karl­s­ruhe und wird durch
   Division Duplex) mit Dynamic Schedu-                           PROFIsafe-Daten ermittelt. Hier zeigt sich           die Anzeigen folgender Mitglieder finanziert:
   ling im 5G-System verwendet werden.                            5G mit nur 25 ms deutlich überlegen ge-              AUMA Riester GmbH & Co. KG, BALLUFF GmbH,
                                                                                                                       Bihl+Wiedemann GmbH, Helmholz GmbH & Co. KG,
   Auf eine weitergehende Optimierung                             genüber WLAN mit 200 ms.                             Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH,
   im 5G-Radio Access Network wie Pre-                                                                                 Leuze electronic GmbH + Co. KG, Murrelektronik
                                                                                                                       GmbH, Pepperl + Fuchs SE, RAFI GmbH & Co. KG,
   Sheduling wurde bewusst verzichtet.                            Das Testergebnis ist ein eindrucksvoller Nach-
                                                                                                                       Siemens AG, Hans Turck GmbH & Co. KG,
   Damit ließe sich jedoch das 5G-Campus-                         weis für den Nutzen von 5G-Campusnetzen:             WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG
   Netz bei Bedarf für besonders niedrige                         5G unterliegt keinen Koexistenzmaßnahmen,            Herausgeber:
                                                                                                                       PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.,
   Latenzzeiten weiter optimieren.                                was die Latenzzeit vorhersehbar und deter-           Haid-und-Neu-Straße 7, 76131 Karls­ruhe
                                                                  ministisch macht. Dadurch sind Applikatio-           Fon +49 (0)721 9658590, Fax +49 (0)721 9658589
                                                                                                                       E-Mail: germany@profibus.com, www.profibus.com
 Wichtigster Indikator für die Leistungsfä-                       nen mit sehr kurzer Zykluszeit bei gleichzeitig      Verantwortlich: Dr. Peter Wenzel
 higkeit des Systems ‚PROFIsafe/PROFINET                          hoher Zuverlässigkeit möglich.                       Realisierung: Barbara Weber
                                                                                                                       Redaktion: Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp
 über 5G‘ war die Datenaustauschzeit (Data
                                                                                                                       www.muehlenkamp.net
 Exchange Time, DX). Zusätzlich wurde noch                        ZUSAMMENFASSUNG                                      Layout: Michael Mayer, www.donner-mayer.com
 die Safety-Überwachungszeit (Watchdog-                                                                                Anzeigenberatung und -verkauf:
                                                                                                                       Frauke Lorenz Werbeberatung
 Zeit) von PROFIsafe berücksichtigt. Die Da-                      Mit der Digitalisierung intelligenter Fer-           und Projektmanagement
 tenaustauschzeit sollte deutlich unter der                       tigungssysteme steigt auch der Bedarf an             Am Zellerbruch 32, D-63533 Mainhausen
                                                                                                                       Telefon: +49 157 85288280
 Watchdog-Zeit liegen. Dabei handelt es sich                      drahtlosen Kommunikationstechnologien,               E-Mail: info@fraukelorenz.de, www.fraukelorenz.de
 um die Zeit, bei welcher die Anwendung in                        welche die dafür erforderliche funktionale           Auflage: 105.400 Exemplare
 den sicheren Zustand geht.                                       Sicherheit gewährleisten. 5G wird hierfür als

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BROWNFIELD IOT                                                                                                5 PSI

IN 15 MINUTES

hilscher.com/
netFIELD
                                                                                                                                             PI-Magazin 1 /2021        11
Wartungsbedarf rechtzeitig erkennen mit IO-Link

                                                                                                                                                     Bild: Siemens AG
 AUSFÄLLE VERMEIDEN                                                                                  Staub, der beim Schneiden von Pappe entsteht,
                                                                                                     stellt Greifer vor Herausforderungen.
 Ein vollautomatisierter Prozess funktioniert nur dann gut, wenn jedes Mo-
 dul mitzieht. In der Verpackungsmaschine einer Montagelinie stoppte je-                             Für solche Anforderungen hat Schmalz eine
 doch immer wieder Staub einen Handhabungsroboter. Dank IO-Link kann                                 Software entwickelt, die Connect Suite. Im
 ein Wartungsbedarf frühzeitig gemeldet werden.                                                      nächsten Schritt ist geplant, diese Software
                                                                                                     in der Montagelinie eines Elektronikherstel-
 In der Verpackungsmaschine einer vollauto-        Die IO-Link-Schnittstelle stellt Daten über den   lers über die Docker-Container-Technologie
 matischen Montagelinie verarbeitet ein Ro-        Energieverbrauch, Zustandsanzeigen und            auf einem Siemens Edge-Device bereitzu-
 boter mit einem Vakuumgreifer perforierte         andere Ereignisse bereit. Häufig haben die        stellen. Die Connect Suite ist in der Lage,
 Pappstücke zu mehreren hundert Einheiten          Kunden jedoch keinen Zugriff auf diese Gerä-      den Controller zu umgehen. Sie scannt das
 pro Tag. Doch der Staub, der beim Schneiden       tedaten. Auch ein Zugriff auf die azyklischen     Automatisierungsnetzwerk und erkennt und
 der Pappe entstand, verstopfte immer wieder       IO-Link-Daten über den Controller erwies sich     registriert sowohl den IO-Link-Master als
 das Vakuum-Greifsystem. Dadurch konnte            in dieser Anwendung als nicht praktikabel.        auch sämtliche IO-Link-Geräte automatisch.
 sich der Karton während der Handhabung            Außerdem erschien es sinnvoller, dass sich der    Zudem kann über den IODDfinder auf die
 vom Vakuum-Greifsystem lösen.                     Controller auf Echtzeit-Steuerungsaufgaben        Gerätebeschreibung zugegriffen werden.
                                                   konzentriert und nicht auf die Verarbeitung
 Um eine prozesssichere Handhabung zu              von Servicedaten für Wartungszwecke.              Die Connect Suite enthält das Know-how
 gewährleisten, benötigt der Bediener der                                                            zu Vakuum-Systemen, sammelt Serviceda-
 Maschine frühzeitig Informationen über den        Der Vakuumspezialist Schmalz stand daher          ten von IO-Link-Geräten und berechnet KPIs
 Zustand des Greifers und genaue Anweisun-         vor zwei Aufgaben: Am Steuerungspro-              für das gesamte Greifsystem, so dass Rück-
 gen, wie „Reinigen Sie die Filter beim nächs-     gramm der Verpackungsmaschine sollte              schlüsse auf anstehende Service- und War-
 ten Schichtwechsel, um einen Produktions-         nichts verändert und es sollte eine Lösung        tungsaufgaben möglich sind. Die integrierte
 stopp zu vermeiden“. Dafür wurde im ersten        mit minimalem Aufwand gefunden werden.            Energie- und Prozessüberwachung zeigt
 Schritt ein neues Vakuum-Greifsystem mit          Gleichzeitig wollte man jedoch auf die wert-      zum Beispiel an, wann ein Filter gereinigt
 integrierten IO-Link-Komponenten für die Zu-      vollen Servicedaten der IO-Link-Geräte zu-        oder ein Schlauchanschluss überprüft wer-
 standsüberwachung entwickelt. Das Schmalz         greifen. Um diese Aufgaben zu lösen, muss         den muss. Im Übrigen lassen sich nicht nur
 SCTSi-Vakuumterminal verfügt über einen Va-       der Controller umgangen und eine Plug-            IO-Link-Geräte von Schmalz, sondern auch
 kuum-Erzeuger mit integriertem IO-Link-Mas-       and-Work-Konnektivität für das Schmalz-           von anderen Herstellern anschließen, verwal-
 ter und PROFINET-Schnittstelle sowie unter-       Gerät bereitgestellt werden. So kann mithilfe     ten und überwachen. Damit ist IO-Link ein
 lagert zwei intelligente Vakuumsensoren und       von Webtechnologien eine vorausschauende          Enabler für die Skalierbarkeit.
 einen Drucksensor mit IO-Link-Schnittstelle.      Wartungslösung implementiert werden.                       Julian Schneider, J. Schmalz GmbH

Shaping the
Future of Process
Industries

                                      Vom Ex-Bereich bis in die Cloud: mit
Ethernet-APL                          Reichweiten bis 1.000 Metern und
                                      einer Übertragungsgeschwindigkeit
                                      von 10 MBit/s macht Ethernet-APL
                                      den Weg frei für das Internet der
                                      Dinge in der Prozessautomation. Vor-
                                      handene Installationen können weiter
                                      genutzt und bestehende Anlagen
                                      kostengünstig modernisiert werden.
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        pepperl-fuchs.com/apl         uns dabei zum kompetenten Partner
                                      auf Ihrem Weg zu Industrie 4.0.

 12    PI-Magazin 1 /2021
Leichte Integration von PROFINET-Controllern

SCHNELLER ANSCHLUSS                                                                                      PROFINET
                                                                                                         Conforman
                                                                                                                   ce   Class B
Viele Gerätehersteller schätzen die leichte Integration von Feldgeräten mit
PROFINET. Bei Controllern sieht die Sache auf den ersten Blick aufwändiger aus,
da diese zunächst ein Engineering benötigen. Technologieprovider helfen dabei.

Seit über 20 Jahren besteht die Zusammen-         „Zudem kann die Ethernet- Verkabelung in
arbeit zwischen dem Technologieprovider           der Maschine nicht nur für Inbetriebnahme
Siemens und dem österreichischen System-          und Diagnose der einzelnen Geräte verwen-
hersteller Bachmann. Im Mittelpunkt steht         det werden, sondern kann dank der priori-
dabei die Steuerungsfamilie M1, die mit dem       sierten PROFINET-Telegramme gleichzeitig
PROFINET-Stack von Siemens läuft. Der M1-         und ohne Mehrkosten als Feldbus- Infrastruk-
Controller kommt bevorzugt in rauen Umge-         tur und als Backbone für Industrie 4.0-An-
bungen zum Einsatz, bzw. wenn absolute Zu-        wendungen eingesetzt werden“, so Ritter.        Medienredundanz: MR
                                                                                                                        P-Client
verlässigkeit gefragt ist, etwa in Kraftwerken,
Windturbinen oder auf Schiffen.                   Das Netzwerk wird über GSDML-Dateien im
                                                  zentralen Konfigurations- und Programmier-
Interessant dabei ist u.a. die automatische Ge-   werkzeug SolutionCenter von Bachmann
rätetaufe durch Nachbarschaftserkennung.          konfiguriert. Dazu wurde die PNConfigLib
So gibt es in den Maschinen eines namhaften       von Siemens in das SolutionCenter integ-
Kunden aus der Lebensmittelindustrie meh-         riert. In der Steuerungssoftware werden die
rere Pumpen mit PROFINET-Interface, welche        IO-Daten der Devices im Prozessabbild des
regelmäßig für die Reinigung getauscht wer-       Controllers dargestellt, Qualitätsinformatio-
den. Dieser rotierende Austausch ist für den      nen und Diagnosealarme werden beim Da-
Maschinenbetreiber wesentlich einfacher           tenpunkt als Status abgebildet.
geworden, weil die manuelle Taufe der Aus-
tausch-Pumpe für ihren jeweiligen Einsatzort      Dass die Integration von Controllern so
überflüssig geworden ist. Die hinzugefügte        reibungslos verlief, ist auch den Entwick-
Pumpe wird selbst bei laufender Steuerung         lungspaketen für PROFINET-Controller und
erkannt, getauft, initialisiert und in Betrieb    -Devices seitens Siemens zu verdanken. So
genommen. „Unser Kunde muss dafür nichts          wurden erst jüngst alle Produkte von Bach-
programmieren“, äußert sich Helmut Ritter,        mann einem umfangreichen Update in Be-
Produktmanager bei Bachmann, zufrieden.           zug auf PROFINET unterzogen und zertifiziert.
                                                  Als nächsten Schritt in Richtung PROFINET
„Für die maximale Interoperabilität mit ande-     arbeitet Bachmann derzeit an der Umsetzung
ren Automatisierungskomponenten setzen            eines F-Hosts, welcher den Betrieb von PROFI-
wir bereits seit 2005 auf PROFINET. Unsere        safe-Aktoren und -Sensoren an einer sicher-
Steuerung kann ohne zusätzliche Hardware,         heitsgerichteten Bachmann-CPU erlaubt.
rein über Konfiguration, als PROFINET-Con-                               www.bachmann.info
troller und/oder Device betrieben werden.
Als I-Device kann die M1-Steuerung eine
Aufgabe auch autonom – also unabhängig
von der Vernetzung – erfüllen“, erklärt Ritter
weiter. „PROFINET bietet hierbei besondere
Stärken, da einzelne Teilnehmer im Netzwerk
fehlen oder auch hinzugefügt oder entfernt
werden dürfen, ohne die Deterministik im
                                                  Bild: Bachmann

Netzwerk zu stören“, so Ritter. Der Anschluss
erfolgt über vorhandene Ethernet-Ports der
Steuerungs-CPUs, die dann auch für andere         So sieht mitunter die Praxis aus – aber auch
Dienste (HTTP, FTP, MQTT etc.) verfügbar sind.    eisgekühlt muss die Steuerung funktionieren.

                                                                                                       PI-Magazin 1 /2021          13
Mit PROFINET in

                                                                                                                                            Bild: Parilov Evgeniy/Adobe Stock
                                            die Industrie 4.0-Welt

                                            SCHWER AUF DRAHT
                                         Ob als Heftdraht an Teebeuteln, als Architekturgewebe in modernen Gebäu-
                                         den oder als Verbindungselement im Flugzeugbau, die Aluminium-Produkte
                                         von Drahtwerk Elisental W. Erdmann sind weltweit zuhause. Im Werk selbst setzt
                                         man dabei auf PROFINET-Technologien.

                                         Gegründet 1919 in Neuenrade bei Iserlohn           dem Telegramm um eine Webanfrage, eine

 MVK FUSION –                            setzte das unabhängige Familienunterneh-
                                         men von Anfang an auf Drähte als Haupt-
                                                                                            FTP-Dateiübertragung, einen Medienstream
                                                                                            oder ein PROFINET-Telegramm handelt. Bei

 FÜR MAXIMALE                            produkt und schon früh auf den seinerzeit
                                         jungen Werkstoff Aluminium. Eine Säule des
                                                                                            hoher Übertragungslast können somit die
                                                                                            Telegramme nach ihrer Wichtigkeit geordnet

 VIELFALT                                Erfolgs ist die kontinuierliche Weiterentwick-
                                         lung, etwa durch die Automatisierung mit
                                                                                            werden. So wird verhindert, dass es zu Tele-
                                                                                            grammverlusten kommt. „Ich kann einzeln
                                         PROFIBUS und PROFINET. Nun war es Zeit,            vergeben, auf welchem Platz jede Anlage
                                         einen Schritt weiter zu gehen.                     bzw. jeder Teilnehmer sitzt“, nennt Dirk Ur-
                                                                                            bach einen weiteren Vorteil.
Drei elementare Funktionen               Zuvor konnte das übergeordnete Firmen-
in einem Modul vereint                   netzwerk lediglich erfassen, ob eine Maschine      Die Industrial Ethernet Bridge und Firewall
                                         steht oder läuft, vereinzelt auch in welcher Ge-   Wall IE von Helmholz bildet die zweite Säu-
                                         schwindigkeit. Ein wesentliches Ziel bestand       le des Gesamtkonzepts für das Drahtwerk
01/ digitale Standard-Sensorik/Aktorik
                                         daher für Dirk Urbach, Mitarbeiter des tech-       Elisental. Das Maschinennetz wird dabei als
02/ digitale sicherheitsgerichtete       nischen Service, und seine Kollegen darin, die     LAN (Local Area Network) betrachtet, das
    Sensorik/Aktorik                     Daten aus den Maschinen besser zu nutzen,          Produktions- bzw. Firmennetzwerk als WAN
03/ IO-Link                              etwa für ein detailliertes Monitoring oder per-    (Wide Area Network). Die Wall IE schützt bei-
                                         spektivisch auch für eine softwarebasierte Au-     de Netze, indem sie genau regelt, welcher
MVK Fusion ist die Einladung zur         tomatisierung ganzer Produktionsvorgänge.          Teilnehmer mit welchem Gerät Daten aus-
Standardisierung von modularen           Damit ergab sich eine klare Aufgabenstellung:      tauschen darf. Nach den ersten Monaten
Einheiten und öffnet die Tür zu einer    „Wie bekommen wir die Daten direkt aus der         Praxisbetrieb zeigt sich Dirk Urbach zufrie-
Ein-Modul-Strategie.
                                         SPS in die Software?“ Die Lösung brachte ein       den: „Das Netz läuft seit der Inbetriebnahme
                                         Gesamtkonzept von Helmholz. Im Ergebnis ist        durchweg stabil und völlig störungsfrei.“
                                         jede Maschine im übergeordneten Netzwerk           Nachdem zunächst acht Anlagen mit Ver-

              02                         abgebildet. Deren Daten sind damit 1:1 im
                                         Server bzw. für die weitere Nutzung in einer
                                                                                            netzungskomponenten ausgerüstet wor-
                                                                                            den sind, sollen im nächsten Schritt weitere
     Safety
                              IO-Link    Monitoringsoftware verfügbar.                      Steuerungsgenerationen folgen. Zur Einbin-
                                                                                            dung von analogen Steuerungen und Auto-

                               03        Die Voraussetzung für den reibungslosen Da-
                                         tenverkehr zwischen Maschinensteuerungen
                                                                                            matisierungsgeräten, speziell mit PROFIBUS,
                                                                                            bieten sich dabei die Netlink-Gateways von
                                         und Software schaffen PROFINET-Switches            Helmholz an – nach Einschätzung von Dirk

         01     Standard IO
                                         mit vier, acht oder auch 16 Ports, indem sie
                                         den PROFINET-Telegramm-Verkehr im Ma-
                                                                                            Urbach „eine schöne Brücke, um auch ältere
                                                                                            Anlagen ohne Umwege in digitale Umge-
                                         schinennetzwerk priorisieren. Der managed          bungen einzubinden.
                                         Switch kann unterscheiden, ob es sich bei                                    www.helmholz.de

    14       murrelektronik.com
         PI-Magazin 1 /2021
IO-Link liefert Daten für die
vorausschauende Wartung

FEHLER SCHNELLER
ERKENNEN

                                                                         Bild: vm/istock.com
Manchmal genügt schon ein kleiner Hinweis, um einen
drohenden Ausfall einer Maschine frühzeitig zu erkennen.
Doch wie gelangt man an diese Daten? Ein Pilotprojekt aus                Die Daten der IO-Link-Sensoren an den Ölpumpen wurden über die
der Textilbranche zeigt, wie’s geht.                                     moneo-Software gesammelt, visualisiert und verglichen.

Im Mittelpunkt eines Projektes stand eine       Das Unternehmen entschied sich für ifm als                        Kurz nach der Implementierung fiel auf, dass
Textilveredelungsmaschine als Teil einer        Partner, da hier bereits eine längere Partner-                    die Werte einer Ölpumpe von denen der an-
Produktionsstraße, die nie stillsteht (24/7).   schaft bestand. Eingesetzt wurde die modu-                        deren Pumpen abwichen. Solche Ereignisse
Diese Veredelungsmaschine besitzt meh-          lare IIoT-Lösung moneo, da diese ohne zu-                         weisen oft auf Verschleiß und den baldigen
rere Getriebemodule, die miteinander ver-       sätzliche und aufwendige Programmierung                           Ausfall hin. Bei einer Überprüfung konnte die
bunden sind. In jedem dieser Module sitzt       schnell eingesetzt werden kann. Zudem un-                         genaue Ursache ermittelt, rechtzeitig ein Er-
wiederum eine Ölpumpe für die Ölzirkula-        terstützt diese IO-Link. In dem Pilotprojekt                      satzteil beschafft und eingesetzt werden. Ein
tion. Die Funktionstüchtigkeit der Getriebe     wurden die Daten der IO-Link-Sensoren an                          längerer Stillstand ließ sich so vermeiden.
kann durch verstopfte Ölfilter oder mecha-      den Ölpumpen über die moneo-Software
nische Defekte eingeschränkt werden oder        gesammelt, visualisiert und verglichen.                           Fazit: Schon dieses Pilotprojekt zeigte, dass
sogar komplett ausfallen.                                                                                         mit einer kontinuierlichen Sammlung und
                                                EINFACHE IMPLEMENTIERUNG                                          Analyse von Daten Zusammenhänge erkannt
Da eine Reparatur bis zu zehn Stunden dau-                                                                        werden können. Entscheidend für die Praxis
ert, ist ein Ausfall und damit ein Stillstand   Durchflusssensoren mit Temperaturmess-                            ist, dass solchen Ereignissen auch Ursachen
der Produktion äußerst kostspielig. Bisher      funktion und Drucksensoren lieferten die be-                      zugewiesen werden. Eine aufwändige Fehler-
wurden nur einzelne Daten der Sensoren          nötigten Daten. Die Software ist auf der Hard-                    suche ist damit nicht mehr nötig. Daher steht
an den Maschinen genutzt und direkt abge-       ware moneo|appliance bereits vorinstalliert.                      fest, dass dieses Projekt kontinuierlich weiter
fragt. Gleichzeitig fehlte eine durchgängige    Daher müssen nur noch die Sensoren ange-                          ausgebaut werden soll. Dafür erstellen sich
Transparenz über die Erfüllung der War-         schlossen und in der Software verknüpft wer-                      alle Kollegen der Instandhaltung im nächs-
tungsaufträge. Daher suchte das Team eine       den. Dafür sorgt moneo|edgeConnect, wel-                          ten Schritt ein eigenes Dashboard und ihnen
schnell implementier- und nutzbare Digita-      che die Sensoren mit der Analysesoftware                          können Tickets zugewiesen werden.
lisierungslösung.                               moneo|RTM verbindet.                                                                              www.ifm.com

                                                                                               Wandel gestalten.
                                                                                               Gestern. Heute. Morgen.

                                                                                               Seit über 50 Jahren setzen wir Sensor People technologische
                                                                                               Maßstäbe in der industriellen Automation. So machen wir
                                                                                               unsere Kunden in einer sich ständig wandelnden Industrie
                                                                                               dauerhaft erfolgreich. Von Beginn an waren wir Vorreiter und
                                                                                               arbeiten an der Standardisierung der Industriekommunikation.
                                                                                               Wir bieten Sensoren, die Daten, zum Beispiel durch IO-Link
                                                                                               oder über OPC UA, an die Steuerung liefern oder der Cloud
                                                                                               und Edge-Devices zur Verfügung stellen.

                                                                                                                                               www.leuze.com
                                                                                                                                       PI-Magazin 1 /2021       15
PROFINET      + OPC UA + TSN
                =
         FUTURE
Das starke Trio für die digitale Industrie

                Kombinieren Sie die drei starken Kommunikationsstandards, um
                die Digitalisierung Ihres Unternehmens weiter voranzutreiben –
                für mehr Flexibilität, Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit.
                PROFINET, der führende Industrial Ethernet-Standard für die
                Automatisierung, erfüllt alle Anforderungen an die industrielle
                Kommunikation auf Feldebene. OPC UA hat seine Stärken bei der
                horizontalen Kommunikation von Maschine zu Maschine (M2M)
                sowie bei der vertikalen Kommunikation von der Maschine bis hin
                zur Cloud. Und Time-Sensitive Networking (TSN) legt als Turbo
                für PROFINET und OPC UA die Basis für die Zukunft der Industrie.

                Damit schöpfen Sie die Vorteile der Ethernet-Standards gezielt aus
                und sind für die Anforderungen der Digitalisierung vorbereitet.
                Und das alles in einem gemeinsamen Industrial Ethernet-Netzwerk.

                Auf in die Zukunft – mit PROFINET, OPC UA und TSN.

                                                                siemens.de/profinet
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